ES2208400T3 - Una unidad de valvula para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua. - Google Patents

Abstract

Una unidad de válvula (1) para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua, que comprende una válvula (11) para regular el caudal de gas combustible y una turbina (2) que incluye un rotor (2a) cuya velocidad de rotación está asociada con el caudal de agua, estando conectada la turbina (2) a la válvula (11) a fin de regular el caudal del gas combustible dependiendo del caudal de agua alimentado a la turbina (2), caracterizado porque un freno de corriente parásita (6) está interpuesto entre la turbina (2) y la válvula (11) y está dispuesto de modo que transforme la velocidad de rotación del rotor (2a) de la turbina (2) en una señal para controlar el movimiento de un elemento de cierre (13) de la válvula (11).

Description

Una unidad de válvula para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua.

Campo técnico

El presente invento se refiere a una unidad de válvula para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal.

Técnica precedente

Una unidad de válvula que incluye estas características es conocida por la Patente Europea nº 240394. Esta unidad de válvula de hecho tiene una turbina que es accionada por una fracción del flujo de agua alimentada a fin de hacer funcionar un generador de corriente eléctrica usado para encender una llama piloto.

El presente invento es aplicable, en particular pero no exclusivamente, al campo de calentadores de agua domésticos instantáneos en los que un gas combustible es alimentado a un quemador a fin de calentar el agua con propósitos sanitarios. En calentadores de agua de este tipo la alimentación del gas combustible está prevista para que tenga lugar sólo en proporción a una alimentación de agua caliente. Naturalmente, a fin de calentar el agua a una temperatura que es independiente de su caudal, es necesario de forma correspondiente regular la cantidad de gas alimentado al quemador. Se conocen para este propósito dispositivos del denominado tipo "Venturi" para controlar el caudal de gas en dependencia del caudal de agua. Estos dispositivos proporcionan una sección transversal reducida que ha de ser insertada en la tubería de alimentación de agua de modo que genere una presión diferencial que actúa sobre el accionador de una válvula para regular el caudal del gas en dependencia del caudal de agua. En particular, el accionador está constituido por un diafragma que está sometido a la presión diferencial y está conectado mecánicamente por medio de un sistema de varillas al elemento de cierre de la válvula regulando el caudal de gas por medio de un sistema de varillas.

Sin embargo, estos dispositivos acarrean muchas desventajas, entre otras que es de pobre eficiencia al regular el caudal del gas combustible, lo que hace que la temperatura del agua alimentada varíe, considerablemente, con variaciones en su caudal. Otra desventaja es que estos dispositivos implican una separación insegura entre los circuitos de agua y gas, dando como resultado posibles infiltraciones y, en cualquier caso, complejidad de los sistemas de cierre hermético.

El documento EP-0681147 describe una unidad de válvula, particularmente para calentadores de agua, que comprende una válvula de gas y una turbina que incluyen un rotor cuya rotación está asociada con el caudal de agua. La válvula de gas es accionada por la traslación axial de la turbina causada por empuje hidráulico. La rotación de la turbina es además usada para alimentar energía a una válvula de seguridad para la ignición del quemador.

El documento FR-2347597 describe una válvula para controlar el caudal de gas dependiendo de la temperatura del agua calentada. La válvula es accionada por un freno de corriente parásita accionado por un motor.

Descripción del invento

El problema sobre el que el presente invento está basado es el de proporcionar una unidad de válvula remota para regular el caudal del gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua, que está diseñada estructural y funcionalmente para superar las limitaciones descritas antes con referencia a la técnica anterior mencionada.

Este problema es resuelto por el presente invento por medio de una unidad de válvula formada de acuerdo con las reivindicaciones que siguen.

Breve descripción de los dibujos

Las características y las ventajas del invento resultarán más claras a partir de la descripción detallada de una realización preferida del mismo, descrita con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La fig. 1 es una vista frontal que muestra, en sección, una unidad de válvula formada de acuerdo con el presente invento.

La fig. 2 es una vista de una unidad de válvula, seccionada en el plano II-II en la fig. 1.

Mejor modo para realizar el invento

En los dibujos, una unidad de válvula para regular el caudal de un gas combustible dependiendo de un caudal de agua, formada de acuerdo con el presente invento está indicada generalmente con 1.

La unidad de válvula 1 comprende una turbina hidráulica 2 cuyo rotor 2a está alojado en una cámara 3 y soportado giratoriamente para girar alrededor de un eje X. Aberturas de entrada y salida indicadas 4 y 5 respectivamente, están previstas en la cámara 3 para la conexión de la turbina 2 en una tubería a través de la cual fluye el agua que ha de ser alimentada. Las aberturas 4 y 5 están dispuestas de tal modo que el rotor 2a de la turbina 2 es hecho girar alrededor del eje X por el flujo de agua. Se ha intentado que la turbina pueda ser accionada por el flujo total de agua tratada o por una fracción conocida del mismo.

Un freno de corriente parásita, generalmente indicado con 6, está asociado con la turbina 2 y comprende un cuerpo anular 7 hecho de material eléctricamente conductor, preferiblemente aluminio o cobre, que se extiende coaxialmente desde sólo una lado 2b del rotor 2a y un generador de campo magnético tal como un imán permanente 9, coaxial con el cuerpo anular 7 y también soportado giratoriamente en la unidad de válvula 1 para girar alrededor del eje X.

El cuerpo anular 7 y el imán permanente 9 están alojados, respectivamente, en una primera cámara 8 formada en la cámara 3 y en una segunda, cámara separada hidráulica 10 que así ni comunica con la cámara 3 ni con la primera cámara 8. La primera cámara 8 se extiende preferiblemente de forma coaxial alrededor de la segunda cámara 10 alojando el imán permanente 9, de modo que la pared que separa las cámaras es delgada.

La unidad de válvula 1 comprende también una válvula de regulación 11 insertada en un conducto 12 a través del cual fluye el gas combustible, para modular su caudal. La válvula 11 incluye un elemento de cierre 13 montado en un extremo de un vástago 14 que a su vez está conectado al imán permanente 9 por medios accionadores de transmisión 15. Los medios accionadores 15 son del tipo con engranajes y comprenden un piñón o rueda dentada 16 enchavetado a un árbol 16a que se extiende axialmente desde el imán 9. El piñón 16 está engranada con una cremallera 17 formada en el vástago 14.

De acuerdo a una realización preferida, el vástago 14 está dispuesto a lo largo de un eje Y sustancialmente perpendicular al eje X del piñón 16 y la cremallera 17 está constituida por dientes que se extienden periféricamente alrededor del vástago 14.

En virtud de la acción del freno de corriente parásita, el elemento de cierre 13 es móvil a lo largo del eje Y entre una posición de cierre, en la que está a tope con un asiento respectivo 19 para impedir el flujo de gas a lo largo del conducto 12, y una posición abierta en la que es retirado del asiento 19. Este movimiento es contrarrestado por un resorte 20 un primer extremo del cual está en contacto con un escalón o resalto 13a formado en el elemento de cierre 13 de modo que empuje el elemento de cierre 13 contra el asiento 19.

La unidad de válvula 1 realiza su función de controlar el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua en los términos indicados de forma breve a continuación.

Para cada valor del caudal del agua en la cámara 3, hay un valor correspondiente de la velocidad de rotación de la turbina 2. El freno de corriente parásita 6 transforma esta velocidad de rotación en un momento de torsión correspondiente que es transmitido al vástago 14 de la válvula de regulación 11 por el imán permanente 9 y los medios accionadores 15.

Esta acción del freno de corriente parásita es regulada debido al hecho de que, en un conductor que está sometido a una variación en el flujo de inducción magnética, se crean corrientes eléctricas que tienden a oponerse a la variación en flujo. En el caso concreto, el movimiento giratorio del cuerpo anular 7 alrededor del imán permanente 9 crea, en el cuerpo 7, corrientes inducidas cuyo campo electromagnético se opone a este movimiento giratorio, que tienden a "arrastrar" el imán 9 junto con él.

Cuanto mayor es la velocidad de rotación del rotor 2a y por tanto del cuerpo anular 7 fijado al mismo, mayor será la fuerza con la que estas corrientes inducidas tenderán a arrastrar el imán permanente 9 en este movimiento giratorio, generando así el par antes mencionado.

Como resultado del par, el elemento de cierre 13 es movido a lo largo del eje Y en oposición al resorte 20, lejos del asiento 19, permitiendo que el gas fluya. La posición alcanzada por el elemento de cierre 13 está definida por el equilibrio entre la fuerza elástica del resorte 20 que tiende a cerrar el elemento de cierre 13 y el par generado por el freno de corriente parásita. Claramente, cuanto mayor es el par generado por el freno, mayor es el grado de abertura del elemento de cierre 13 y por tanto mayor es el caudal de gas combustible.

Está claro por las observaciones expuestas antes que, para cada valor del caudal de agua, hay una velocidad correspondiente de rotación del rotor 2a, un par correspondiente transmitido por el freno de corriente parásita 6, un movimiento correspondiente del elemento de cierre 13 y, finalmente, un valor correspondiente del caudal de gas combustible.

En la realización preferida descrita aquí, la unidad de válvula 1 está destinada a ser fijada sobre un calentador de agua instantáneo con una llama piloto. La unidad de válvula está por ello provista también de una válvula termoeléctrica 21 para cerrar el conducto 12 de gas combustible, con medios accionadores 22 para apertura manual de la válvula termoeléctrica, y con un conducto de alimentación de llama piloto auxiliar que no está mostrado en los dibujos pero que desconecta el conducto 12 en una posición entre la válvula termoeléctrica y la válvula de regulación.

La válvula termoeléctrica 21 está dispuesta aguas arriba de la válvula de regulación 11 y preferiblemente en una posición sustancialmente paralela a la misma. Las características funcionales de la válvula termoeléctrica 21 proporcionan medios, de modo tradicional, para una capacidad de su elemento de cierre 23 que ha de ser mantenido en una posición en la que el circuito de gas combustible es abierto por medio de un circuito electromagnético interno controlado por un indicador de presencia de llama piloto, por ejemplo, un termopar.

Mientras la llama piloto sale, el elemento de cierre 23, que no sería ya mantenido por el circuito electromagnético, sería movido a la posición de cierre por los medios elásticos 24 de modo que obture el conducto 12 para alimentar el gas combustible al quemador del calentador de agua.

Los medios accionadores 22 para apertura manual de la válvula termoeléctrica 21 comprenden un botón pulsador 25 que está dispuesto fuera de la unidad de válvula 1 y a los que un primer y segundo elementos de presión paralelos, que se extienden dentro de la unidad de válvula indicada 26 y 27, son fijados. El primer elemento de presión 26 está dispuesto como una extensión del elemento de cierre 23 de la válvula termoeléctrica, y el extremo libre del segundo elemento de presión 27 está en contacto con el extremo del resorte 20 alejado del elemento de cierre 13 de la válvula de regulación.

Para permitir que la llama piloto sea alimentada, el botón pulsador 25 es apretado contra la unidad de válvula, moviendo así el elemento de cierre 23 parcialmente al circuito electromagnético de la válvula termoeléctrica, por medio del primer elemento de presión 26.

En esta posición, el gas combustible puede fluir en el conducto auxiliar a fin de alimentar la llama piloto sin, sin embargo, ser capaz de alcanzar el quemador a través de la válvula de regulación 11. El elemento de cierre 13 está de hecho cerrado contra el asiento 19 por el resorte 20 que, durante esta operación para mover el botón pulsador 25 es además comprimido por el segundo elemento de presión 27.

El encendido de la llama piloto hace funcionar el circuito electromagnético de la válvula termoeléctrica que mantiene el elemento de cierre 23 en la posición abierta sin la necesidad de funcionamiento de los medios accionadores 22, que pueden ser liberados. Estos medios accionadores son devueltos a una posición alejada de la unidad de válvula 1 por la acción del resorte 20.

El presente invento supera así las limitaciones descritas antes con referencia a la técnica anterior mencionada, ofreciendo al mismo tiempo muchas ventajas.

Una primera ventaja está constituida por la completa y total separación hidráulica entre los circuitos de agua y gas. Otra ventaja consiste en la proporcionalidad verdadera de la regulación del gas dependiendo del caudal de agua y, no menos, debe ser tenido presente de modo que la regulación sea asegurada por medios operativos no caros que son fiables en el tiempo.

Claims (13)

1. Una unidad de válvula (1) para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua, que comprende una válvula (11) para regular el caudal de gas combustible y una turbina (2) que incluye un rotor (2a) cuya velocidad de rotación está asociada con el caudal de agua, estando conectada la turbina (2) a la válvula (11) a fin de regular el caudal del gas combustible dependiendo del caudal de agua alimentado a la turbina (2), caracterizado porque un freno de corriente parásita (6) está interpuesto entre la turbina (2) y la válvula (11) y está dispuesto de modo que transforme la velocidad de rotación del rotor (2a) de la turbina (2) en una señal para controlar el movimiento de un elemento de cierre (13) de la válvula (11).

2. Una unidad de válvula según la reivindicación 1ª, en la que están previstos medios accionadores (15) para el elemento de cierre (13) y el freno de corriente parásita (6) está conectado a los medios accionadores (15) para el control operativo del mismo.

3. Una unidad de válvula según la reivindicación 2ª, en la que el elemento de cierre (13) es móvil con ajuste continuo bajo la acción de los medios accionadores (15).

4. Una unidad de válvula según la reivindicación 2ª ó 3ª, en la que hay previstos medios elásticos (20) y actúan sobre el elemento de cierre (13) en oposición a los medios accionadores (15).

5. Una unidad de válvula según una o más de las reivindicaciones precedentes, en la que el freno de corriente parásita (6) comprende un generador de campo magnético (9) fijado para rotación con uno de los medios accionadores (15) y el rotor (2a) de la turbina (2) y un elemento conductor (7) fijado para rotación con el otro de los medios accionadores (15) y el rotor (2a) de la turbina (2), estando asociado el generador de campo magnético (9) con el elemento conductor (7) de modo que el flujo del campo magnético generado por el generador de campo magnético (9) varíe, con respecto al elemento conductor (7), cuando el rotor (2a) es hecho girar en la turbina (2).

6. Una unidad de válvula según la reivindicación 5ª, en la que el elemento conductor (7) está hecho de un metal con un bajo coeficiente de resistividad.

7. Una unidad de válvula según la reivindicación 6ª, en la que el elemento conductor (7) está hecho de aluminio o cobre.

8. Una unidad según una cualquiera de las reivindicaciones 5ª a 7ª, en la que el generador de campo magnético (9) es un imán permanente.

9. Una unidad según cualquiera de las reivindicaciones 5ª a 8ª, en la que el elemento conductor comprende un cuerpo anular (7) que se extiende coaxialmente desde el rotor (2a), estando alojado el cuerpo anular (7) en una primera cámara (8) de la unidad de válvula (1), estando alojado el generador de campo magnético (9) en una segunda cámara (10) de la unidad de válvula (1), estando las cámaras (8, 10) separadas hidráulicamente entre sí.

10. Una unidad según la reivindicación 9ª, en la que la primera cámara (8) se extiende coaxialmente alrededor de la segunda cámara (10).

11. Una unidad de válvula según una o más de las reivindicaciones 5ª a 10ª, en la que los medios accionadores comprenden un árbol (16a) que se extiende desde el generador de campo magnético (9), un piñón (16) enchavetado al árbol (16a), y una cremallera (17) que engrana con el piñón (16) y conectada al elemento de cierre (13).

12. Una unidad de válvula según la reivindicación 11ª, en la que la cremallera (17) tiene dientes que se extienden periféricamente alrededor de un vástago (14) en un extremo del cual está montado el elemento de cierre (13).

13. Una unidad de válvula según una o más de las reivindicaciones precedentes, que comprende una válvula termoeléctrica (21) para impedir la entrada del gas combustible y medios accionadores (22) para apertura manual de la válvula termoeléctrica (21), comprendiendo los medios accionadores (22) un par de elementos de presión (26, 27) que son accionados simultáneamente y actúan, respectivamente, sobre el elemento de cierre (13) a fin de efectuar su cierre, y sobre la válvula termoeléctrica (21), a fin de llevar a cabo su apertura.